Matriz de paneles solares con módulo MPPT chino: 11 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Una breve descripción de mi opinión sobre cómo hacer que los paneles solares funcionen bien y, además, sean bastante económicos …

Absolutamente no garantizo ninguno de los contenidos, podrían ser solo las divagaciones de un loco, de hecho, sospecho firmemente que son …

Algunas imágenes se han encontrado en línea y se cree que son de uso gratuito. Si encuentra una imagen con derechos de autor, envíeme una nota.

Las clasificaciones de los paneles solares no deben tomarse como una guía muy aproximada, las especificaciones publicadas son lo que se puede lograr en condiciones de laboratorio con fuentes de luz específicas, etc. En la práctica, no es posible obtener este rendimiento en condiciones realistas. Sin embargo, dan un punto de partida a la hora de decidir qué comprar. Por lo que he encontrado, las especificaciones solo son comparables dentro de la cartera de un fabricante, la comparación entre diferentes fabricantes es una oportunidad en el mejor de los casos.

Se pueden encontrar módulos reguladores de paneles solares baratos en eBay, AliExpress o sitios similares. A pesar de ser bastante diferentes, todos afirman funcionar perfectamente para optimizar el rendimiento del panel solar. Desafortunadamente, no todos dicen la verdad.

Cuando construí mis primeras matrices de paneles solares hace un par de años, tuve que examinar mucha información antes de finalmente comprender lo que ahora creo que es la verdad, por supuesto, el desarrollo continuo puede llevar a que algo sea completamente cierto mañana..

Básicamente, existe la posibilidad de elegir entre reguladores PWM y MPPT, y para los paneles solares, MPPT es el camino a seguir.

Un regulador MPPT intenta usar el panel solar donde el panel entrega la mayor cantidad de energía, MPPT = Seguimiento del punto de máxima potencia. Cualquier otro tipo de regulador le dará una menor eficiencia ya que el panel puede no estar a la altura de su máximo potencial, esto es cierto si está utilizando paneles chinos baratos o algo más.

El regulador MPPT chino barato que utilizo es muy básico, usted configura el voltaje MPP y el regulador intenta mantenerlo allí. Los reguladores más avanzados harán regularmente un "barrido" para encontrar el MPP (donde la curva es plana). Los baratos están bien para proyectos simples, pero si desea exprimir hasta el último jugo de sus paneles, no puede escatimar en esto, y como una ventaja adicional, puede simplemente adivinar todo sin leer este "instructivo" …

Paso 1: reúna sus recursos

Más abajo hago un breve recorrido por los pasos que hice, una especie de turorial-ish.

Necesitará lo siguiente.

- Paneles solares (yo uso un montón de paneles chinos baratos de Ali, conectados en matrices)

- Módulo MPPT (yo uso módulos chinos baratos de Ali)

- Diodos Schottky (1 por panel solar)

- Resistencias de potencia, valores fijos (yo uso una combinación de 10, 33, 47, 120, 330 ohmios, nominal de 3/4/5/9/10 W)

- Resistencia de potencia variable (yo uso una resistencia deslizante de 100 Ohms / 2A)

- DMM, recomiendo 2, uno para medir voltaje CC y otro para medir corriente CC

- Fuente de voltaje DC ajustable

- Cables

- Cerveza, puede que necesite bastantes si hace buen tiempo.

Paso 2: Determine el uso previsto

¿Cuál es el uso previsto para sus paneles solares?

¿Cuál es el voltaje de salida deseado del mpdule MPPT?

En mi caso tengo un par de usos bastante similares.

Matriz 1: cargador de teléfono móvil portátil que se utiliza al realizar excursiones y actividades de exploración (voltaje objetivo 12,3 V)

Matriz 2: carga de la batería del motor de pesca por curricán para un bote de remos pequeño (12 pies) (voltaje objetivo 13,6 V)

Matriz 3: carga de la batería de arranque para una embarcación a motor pequeña (15 pies) (voltaje objetivo 13,6 V)

Paso 3: conecte los paneles solares en matrices

Dependiendo de su uso, puede ser necesario conectar el panel en serie o en paralelo, tal vez incluso en combinaciones de los mismos, para alcanzar los Voltios / Amperios necesarios.

Empiezo soldando los diodos Schottky en su lugar y luego los cables de conexión entre los paneles para formar matrices. Los diodos Schottky son necesarios ya que los paneles difieren ligeramente y no quiero desperdiciar energía alimentando los paneles en sentido inverso.

Matriz 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 paneles conectados en serie.

Matriz 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 paneles conectados en paralelo.

Matriz 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 paneles conectados en paralelo.

Paso 4: preparar la carga

Soldé las resistencias de potencia fija en serie dejando los extremos de la etiqueta largos, esto es para permitir un ajuste rápido de la carga fija moviendo las pinzas de cocodrilo.

La resistencia de potencia variable está conectada en serie con las resistencias fijas.

Paso 5: Preparativos

Espere un día con cielos despejados, incluso la nube más pequeña afectará su consumo de cerveza.

Coloque la matriz al sol, asegúrese de que no haya partes sombreadas.

Eso sí, si solo tienes un único panel se hacen las mismas medidas para esto.

Nota: Las condiciones nubladas afectan en gran medida la salida alcanzable, supongo que los mejores paneles probablemente se vean menos afectados que los baratos que tengo.

Abre una cerveza y disfruta de la vida por un momento, ten una segunda cerveza lista si es necesario.

Paso 6: Mida los parámetros del panel

Estos pasos son bastante importantes, a menos que esté utilizando un controlador MPPT autocalibrado de lujo, que yo no …

¡Manos a la obra

Para cada matriz de paneles solares, mido los parámetros como se indica a continuación.

1. Conecte un multímetro digital (configurado en voltaje CC) a través de las conexiones del arreglo, mida y anote el voltaje (Voc). Voc = _V

2. A continuación, conecte un multímetro digital (configurado en corriente continua de 10 A) entre las conexiones de la matriz, mida y anote la corriente (Isc). Isc = _A

3. Realice algunas mediciones rápidas para determinar el MPP (Max Power Point) aproximado.

3a. Conecte un DMM (voltaje CC) a través de las conexiones de la matriz y otro DMM (corriente CC) en serie con la carga.

3b. Anote el voltaje y la corriente medidos mientras varía la carga.

3c. Calculando la potencia para cada punto de medición registrado (P = V x I) podemos determinar rápidamente el Max Power Point aproximado. MPP aproximado: _V

3d. Una forma alternativa (rápida y sucia) de obtener un MPP aproximado es calcular;

Vmpp = Voc x 0,8, Impp = Isc x 0,9

4. Seleccione puntos de conexión adecuados para las resistencias fijas, permitiendo enfocar la medición alrededor del MPP (desde 3c). Ajuste lentamente la resistencia variable mientras anota los voltajes y corrientes.

Intento apuntar a saltos de 0.1V entre mediciones.

5. Repita el cálculo de potencia anterior y determine Vmpp e Impp (donde está Max Power).

6. Puede ser interesante ver cómo se compara el MPP medido con el MPP calculado;

MPP medido; Vmpp = _V, Impp = _A

MPP calculado; Vmpp = Voc x 0.8 = _V, Impp = Isc x 0.9 = _A

7. Uno puede, simplemente por diversión, calcular el factor de relleno en este punto, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Paso 7: ajuste el módulo MPPT para satisfacer sus necesidades

Arriba seleccionamos nuestro voltaje de salida deseado, esto junto con los parámetros derivados en 2.1 serán vitales para ajustar correctamente el módulo MPPT. También necesitamos saber la corriente de carga máxima (Ichg) y a qué corriente se considera que la carga está terminada (Idone).

Vmpp: _V / Vout: _V / Ichg: _A / Idone: _A

Procedimiento:

1. Conecte un multímetro digital a la salida MPPT (configurado en voltaje CC)

2. Gire los potenciómetros CC y CV completamente en el sentido de las agujas del reloj, gire el potenciómetro MPPT completamente en el sentido contrario a las agujas del reloj

3. Conecte una fuente de voltaje de CC ajustable a la entrada MPPT, ajuste el voltaje a cero antes de encenderlo.

4. Establezca la fuente de voltaje de CC ajustable en Vmpp, gire lentamente el potenciómetro MPPT en el sentido de las agujas del reloj hasta que el voltaje de salida deje de aumentar.

5. Gire el potenciómetro CV en el sentido contrario a las agujas del reloj hasta que se establezca la Vout deseada.

6. Ponga en cortocircuito la salida a través de un multímetro digital (configurado en corriente continua de 10 A). Gire el potenciómetro CC en sentido antihorario hasta que se establezca el Ichg deseado.

7. El potenciómetro LED ajusta a qué corriente cambiará de color el LED, el valor predeterminado es 0,1 x Ichg. Para ajustar, conecte una carga que le da Idone, gire el potenciómetro LED hasta que el LED cambie de color.

Nota: No ocurrirá nada aparte del cambio de color del LED.

8. El módulo MPPT ahora está ajustado y listo para usar.

Paso 8: Recorrido, My Array 1

Especificaciones:

Panel: CNC145x145-6, 4 paneles en serie.

Dimensiones: 145x145x3mm

Clasificaciones: 6V / 3W por panel. 4 paneles: 24V / 12W

1. Reúna las cosas necesarias.

2. Los diodos Schottky y las conexiones del panel ya están en su lugar.

3. Configuración de medición como se muestra.

4. Empiezo midiendo Voc e Isc.

5. A continuación, me meto un poco con la carga para obtener un MPP aproximado.

6. Reconfigure mis resistencias fijas para poder enfocar mis medidas alrededor de MPP, hice dos series para tratar de identificar el MPP exacto.

Resultados:

Voc: 25,9 V / Isc: 325 mA

Vmpp: 20,0 V / Impp: 290 mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 5.8W

Solo por diversión y comparación: MPP calculado; Vmpp = Voc x 0.8 = 20.7V, Impp = Isc x 0.9 = 292mA

Factor de relleno: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0.69

Desafortunadamente, parece que perdí la hoja de trabajo de Excel que estaba usando, por lo que no hay gráficos ni series registradas para esta matriz de paneles.

Ajuste del módulo MPPT:

Lo siguiente son los ajustes del módulo MPPT.

Al seleccionar Vout, decidí que puedo compartir una batería de iones de litio de 12 V o conectar la salida a un módulo de carga USB de 5 V / 2 A (entrada de 7,5 a 28 V CC).

El módulo MPPT se ajustó utilizando los siguientes parámetros:

Vin = 20.0V / Vout = 12.3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. "Restablezco" los trimpots como se describe, conecto mis multímetros digitales y configuro mi fuente de voltaje de CC ajustable en Vin = 20.0V

2. Ajuste el potenciómetro MPPT hasta que el voltaje de salida simplemente deje de aumentar, luego uso el potenciómetro CV para establecer el voltaje de salida en Vchg = 12.3V

3. Poner en cortocircuito la salida a través de un multímetro digital (configurado en corriente CC 10A) Ajuste el potenciómetro CC a Ichg = 600mA

4. Conectando la carga de mi resistor, ajusto la carga hasta que obtengo corriente de salida = Idone = 100mA, luego ajustando el potenciómetro LED para que el LED simplemente cambie de color.

5. La variación de la carga confirma que el LED cambia de color según lo previsto. ¡HECHO!

Paso 9: Resultados - My Array 2

Especificaciones:

Panel: CNC170x170-18, 6 paneles en paralelo.

Dimensiones: 170x170x3mm

Clasificaciones: 18V / 4.5W por panel. 6 paneles: 18V / 27W

Resultados:

Voc: 20,2 V / Isc: 838 mA

Vmpp: 15,6 V / Impp: 821 mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 12,8 W

La matriz de paneles entrega un poco menos de la mitad de la potencia nominal.

Ajustes de MPPT:

El módulo MPPT se ajustó utilizando los siguientes parámetros:

Vin = 15.6V / Vout = 13.6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

Paso 10: Resultados - My Array 3

Especificaciones:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneles en paralelo.

Dimensiones: 170x170x3mm

Clasificaciones: 18V / 4.5W por panel. 4 paneles: 18V / 18W

Resultados:

Voc: 20,5 V / Isc: 540 mA

Vmpp: 15,8 V / Impp: 510 mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 8.1W

La matriz de paneles entrega un poco menos de la mitad de la potencia nominal.

Ajustes de MPPT:

El módulo MPPT se ajustó utilizando los siguientes parámetros:

Vin = 15.8V / Vout = 13.6V / Ichg = 550mA / Idone = 100mA

Paso 11: Resultados - My Array 3 (día nublado)

Especificaciones:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneles en paralelo.

Dimensiones: 170x170x3mm

Clasificaciones: 18V / 4.5W por panel. 4 paneles: 18V / 18W

Resultados:

Voc: 18,3 V / Isc: 29 mA

Vmpp: 14,2 V / Impp: 26 mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 0.37W

La misma matriz y configuración que se usó en el paso anterior, pero con resultados claramente diferentes.

En comparación con el rendimiento obtenido en un día soleado, está bastante claro que estos paneles no serán de mucha utilidad en condiciones nubladas.